CN114235728A - 像增强器与光谱仪耦合的方法、光谱仪系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种像增强器与光谱仪耦合的方法，像增强器包括光纤面板输出屏，光谱仪包括线阵图像传感器，光纤面板输出屏由多根光学纤维构成，多根光学纤维按正六边形排列，线阵图像传感器由多个光敏元构成，多个光敏元在线阵图像传感器的感光面上按矩形排列；光纤面板输出屏与线阵图像传感器采用直接耦合工艺进行耦合，耦合满足，正六边形其中一边与矩形其中一边夹角为15°。本发明像增强器与光谱仪采用直接耦合的方式，省去中继环节，大幅提升成像器件的光电转换效率，分辨率、信噪比和灵敏度，且不改变原分光系统。直接耦合时耦合角度为15°，可有效抑制莫尔条纹的生成，降低了莫尔条纹的影响。

Description

像增强器与光谱仪耦合的方法、光谱仪系统

技术领域

本申请涉及一种像增强器与光谱仪耦合的方法、光谱仪系统。

背景技术

传统光谱仪对光信号强度要求较高，主要适用于光照条件良好的环境。在一些特殊的应用领域，例如在低照度遥感领域，需利用光谱仪进行夜间目标光谱的测量，或利用光谱法分析类天体性质、大天区多目标观测以及利用拉曼光谱进行生物化学成分分析等，经常会遇到光信号比较微弱的情况。因此亟待提出一种光谱仪系统，应用于微弱光环境下的检测。

发明内容

本发明针对上述问题，本发明采用高性能像增强器与光谱仪中线阵图像传感器CCD(charge-coupled device，电荷耦合元件)或CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)直接耦合的方式，构成ICCD(Image-intensifiedcharge-coupled device，图像增强电荷耦合元件)光谱仪系统或ICMOS(Image-intensified Complementary Metal Oxide Semiconductor，图像增强互补金属氧化物半导体)光谱仪系统，可大幅度提高光谱仪的灵敏度。

现有的ICCD/ICMOS相机采用的是面阵CCD/CMOS，面阵CCD/CMOS在与像增强器耦合时，可以通过图像直观观察二者直耦的准确度。而目前的地物光谱仪中图像传感器为非成像线阵图像传感器，即非成像线阵CCD/CMOS，无法通过图像直观观察耦合情况。

同时，对于非成像线阵图像传感器而言，莫尔条纹如果波动较强烈的话，会对最终的信号波形产生较强的影响，但目前市面上的ICCD/ICMOS并未考虑耦合角度对莫尔条纹的影响。

有鉴于此，本申请提出一种像增强器与光谱仪耦合的方法，用以解决上述问题。具体方法如下。

一种像增强器与光谱仪耦合的方法，像增强器包括光纤面板输出屏，光谱仪包括线阵图像传感器，光纤面板输出屏由多根光学纤维构成，多根光学纤维按正六边形排列，正六边形其中一边所在的方向为第一方向，线阵图像传感器由多个光敏元构成，多个光敏元在线阵图像传感器的感光面上按矩形排列，矩形其中一边所在的方向为第二方向；光纤面板输出屏与线阵图像传感器采用直接耦合工艺进行耦合，耦合满足，光纤面板输出屏与线阵图像传感器耦合角度为15°，其中，耦合角度为15°包括，第一方向与第二方向的夹角为15°。

进一步地，本发明的像增强器与光谱仪耦合的方法，直接耦合工艺包括：耦合准备工艺，用于实现像增强器的光轴与线阵图像传感器的光轴精准重合，确保光纤面板输出屏与线阵图像传感器的耦合角度为15°；耦合点胶工艺，用于实现光纤面板输出屏与线阵图像传感器的感光面间无缝隙耦合；耦合加固工艺，用于保证光纤面板输出屏与线阵图像传感器的感光面间的连接强度。

进一步地，本发明的像增强器与光谱仪耦合的方法，耦合准备工艺包括：去除线阵图像传感器的玻璃窗；清洁光纤面板输出屏及线阵图像传感器的感光面；将线阵图像传感器水平固定在精密对准耦合系统的固定平台上，将像增强器竖直夹持于精密对准耦合系统的悬臂上，使得光纤面板输出屏向下，且可以随着悬臂靠近和远离线阵图像传感器的感光面；在水平面内X、Y方向上调整悬臂，使得像增强器的光轴与线阵图像传感器的光轴重合；旋转悬臂，使得第一方向与第二方向夹角为15°。

进一步地，本发明的像增强器与光谱仪耦合的方法，其特征在于，所述耦合点胶工艺包括：在线阵图像传感器的感光面均匀涂抹光学匹配液；在Z方向上调整悬臂，使得像增强器缓慢下落，直至光纤面板输出屏与线阵图像传感器的感光面接触；松开悬臂，在像增强器自身重力作用下光纤面板输出屏与线阵图像传感器的感光面紧密压合。

进一步地，本发明的像增强器与光谱仪耦合的方法，耦合加固工艺包括：将紧密压合的像增强器与线阵图像传感器置于干燥室内干燥，干燥持续第一时间；取出紧密压合的像增强器与线阵图像传感器并静置，静置持续第二时间。

本发明的另一方面还提出一种光谱仪系统，包括：像增强器，用于将摄取的光学信号转变为增强信号；光谱仪，用于接收增强信号并进行分析处理；其中，像增强器包括光纤面板输出屏，光谱仪包括线阵图像传感器，光纤面板输出屏与线阵图像传感器按照前述的像增强器与光谱仪耦合的方法进行耦合。

进一步地，本发明的光谱仪系统，光纤面板输出屏的尺寸大于或等于线阵图像传感器的感光面尺寸。

进一步地，本发明的光谱仪系统，像增强器包括光阴极输入屏，光谱仪包括光学镜头及光学镜头接口，

光学镜头用于摄取光学信号，光学镜头接口用于将光学信号传输到光阴极输入屏。

进一步地，本发明的光谱仪系统，光谱仪包括25°视场光纤及光纤接口，25°视场光纤用于摄取光学信号，光纤接口用于将光学信号传输到光阴极输入屏。

进一步地，本发明的光谱仪系统，在光阴极输入屏前设置可见光滤光片，以滤除投射到光阴极输入屏的可见光。

本发明具有如下有益效果：

(1)ICCD/ICMOS光谱仪系统具有混合探测器信号增强的技术特点。像增强器是高灵敏度真空微光夜视器件，和传统光谱仪的固体器件线阵CCD/CMOS直接耦合形成混合探测器ICCD/ICMOS光谱仪，成功解决微弱光光谱探测的技术难题，具有灵敏度高、结构紧凑、使用快速方便的特点。

(2)提出基于直接耦合技术的ICCD/ICMOS增强型微弱光光谱仪。直接耦合技术将像增强器和线阵CCD/CMOS感光面直接耦合，省去中继环节，大幅提升成像器件的光电转换效率，分辨率、信噪比和灵敏度，创新性地解决微弱光光谱探测的技术难题。

(3)光纤面板输出屏的成像面直径大于光谱仪中线阵CCD/CMOS的感光区尺寸时，进行耦合可以确保像增强器与线阵CCD/CMOS直耦的准确度，使全部像元都能获取响应信号。

(4)光纤面板输出屏与线阵图像传感器的感光面进行直耦时，耦合角度为15°，可有效抑制莫尔条纹的生成，降低了莫尔条纹的影响。

附图说明

图1是本发明某一些实施例中用于微弱光环境的光谱仪系统结构示意图；

图2是本发明耦合准备工艺流程图；

图3是本发明耦合点胶工艺流程图；

图4是本发明耦合加固工艺流程图；

图5是本发明的用于微弱光环境的光谱仪系统一个具体实施例示意图；

图6是本发明的用于微弱光环境的光谱仪系统一个具体实施例测得的不同月相角下的地面光谱曲线。

图中：

1-像增强器；101-光阴极输入屏；102-电子光学系统；103-光纤面板输出屏；2-光谱仪；201-光学镜头；202-光学镜头接口；203-线阵图像传感器；204-图像分析处理模块；501-像增强器高压电源及控制电路；502-控制面板；503-电池；504-光谱仪开关；505-像增强器开关；506-蓝牙无线传输按钮；507-野外便携式光谱仪机身。

具体实施方式

像增强器是高灵敏度真空微光夜视器件，由光纤面板输出屏、电子光学系统、光纤面板输出屏构成。即使物体产生极微弱的辐射光，也可以被捕捉并投射到光阴极输入屏上，产生光电子或光生载流子，经过电子光学系统聚焦到光纤面板输出屏上，显示出被增强的信号。再与光谱仪的线阵图像传感器即CCD/CMOS线阵图像传感器耦合，就可以克服微弱光光谱探测的技术难题。本发明像增强器与光谱仪的耦合采用直接耦合工艺，直接耦合省去中继环节，大幅提升成像器件的光电转换效率，分辨率、信噪比和灵敏度，且不改变原分光系统。

CCD/CMOS是光敏元有规律分布的离散阵列，一般阵列为矩形阵列；像增强器的光纤面板输出屏端面上，多根光学纤维也是有规律分布的离散阵列，一般阵列为正六边形阵列。两阵列的离散程度均较明显。因而，CCD/CMOS和像增强器的耦合过程实际上是一个离散空间阵列对另外一个不同频率的离散空间阵列的采样过程，其成像性质带有抽样的性质，容易产生周期重叠的现象，形成莫尔条纹，导致图像和信号出现严重的不均匀性。因此在光学器件耦合时，需要寻找合适的耦合角度，以减小其不均匀性产生的影响。本发明提出的像增强器与光谱仪耦合的方法，根据莫尔条纹形成机理并结合实验验证，得出最佳的耦合角度为15°。即：光纤面板输出屏上光学纤维按正六边形阵列排列，线阵图像传感器上光敏元按矩形阵列排列，正六边形其中一边与矩形其中一边夹角为15°。

现有的光谱仪已经具有完整的前置光学系统，可以提供可靠的光学通道，而关键的光学部件都被固定在光谱仪的器件平台上。本发明采用市售的成品光谱仪及像增强器，当需要将像增强器接入光谱仪形成本发明的用于微弱光环境的光谱仪系统时，只需要将市售的成品像增强器安装到光谱仪的器件平台完成耦合。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1为本发明某一些实施例中光谱仪系统结构示意图。

其中，像增强器1包括光阴极输入屏101，电子光学系统102，光纤面板输出屏103。光谱仪2包括光学镜头201，光学镜头接口202，线阵图像传感器203，图像分析处理模块204。像增强器1接入光谱仪2的器件平台上，并使光阴极输入屏101与光学镜头接口202连接，光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203直接耦合。

本发明的光谱仪系统在工作时，光学镜头201摄取待测物体的光学信号，经由光学镜头接口202，将摄取的光学信号传输到光阴极输入屏101，光阴极输入屏101将光学信号转变成光电子信号，经由电子光学系统102时，光电子信号得以在保持相对分布不变的情况下进行加速，使得投射到光纤面板输出屏103上的信号进行了增强。此时光纤面板输出屏103已经与线阵图像传感器203直接耦合，光纤面板输出屏103上的增强信号可以被线阵图像传感器203接收，再传输到图像分析处理模块204中进行分析处理，从而完成低照度物体的测量与分析。

考虑到实际使用的便携性，在一些实施例中，本发明的光谱仪2常采用野外便携式光谱仪，且选择目前分光辐射度计中较轻便且易于手携的型号，主要覆盖的光谱范围为350nm-1000nm，采用的线阵图像传感器203为Si探测器，通道数为1024。当然，本发明也可以使用其他型号的光谱仪，只要能满足对应光谱测量需求即可。

在一些实施例中，为了滤除投射到光阴极输入屏101的可见光，提高本发明的用于微弱光环境的光谱仪系统检测准确度，可在光阴极输入屏101前设置可见光滤光片。

在一些实施例中，本发明选取像增强器1的显著特点是具有很好的图像分辨率特性和信噪比参数，分辨率为48lp/mm，信噪比为23，与光谱仪2的线阵图像传感器203进行直接耦合，在分辨率和信噪比特性方面均具有较高的匹配值。该型号的像增强器感光灵敏度满足微弱光成像，亮度增益高于5000。工作的光谱范围涵盖380nm～900nm。

在一些实施例中，本发明选取的像增强器1具有强光保护功能，可以利用控制电路使得加在内部器件上的高压自动根据光线的强度来调整控制通断时间，从而避免强光下像增强器的损坏。同样的，本发明的一些实施例给像增强器设置独立开关，以独立控制像增强器的开启，更好地保护像增强器不被损坏。

在一些实施例中，本发明选取的像增强器1光学长度较短，方便直接耦合工艺，可使整机结构较为紧凑，方便后期使用。

在一些实施例中，本发明的光谱仪系统中，光纤面板输出屏103的直径大于线阵图像传感器203的感光面尺寸，这是因为目前的地物光谱仪中线阵图像传感器203为非成像线阵图像传感器，即非成像线阵CCD/CMOS，无法通过图像直观观察耦合情况。因此不能像常规的ICCD/ICMOS相机一样通过图像直观观察二者直耦的准确度。

对此，本发明光纤面板输出屏103的直径大于线阵图像传感器203的感光面尺寸时，可以保证纤面板输出屏103上的光信号全部传输到线阵图像传感器203的感光面，以确保像增强器与线阵CCD/CMOS直耦的准确度。在实际耦合安装时，为了方便使用，常使光纤面板输出屏103的直径稍大于线阵图像传感器203的感光面尺寸。

在一些实施例中为了装配时系统结构更加紧凑，常将光纤面板输出屏103加工成与线阵图像传感器203的感光面尺寸所能匹配的大小。此时，先让光纤面板输出屏103的直径大于线阵图像传感器203的感光面尺寸，耦合完成后再按照线阵图像传感器203的感光面尺寸，将光纤面板输出屏103多余的部分去除。

本发明的光谱仪系统中，光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203直接耦合，可以省去中继环节，大幅提升成像器件的光电转换效率，分辨率、信噪比和灵敏度。在一些实施例中，还可以采用光锥耦合和镜头耦合，但是这两种耦合方式的光电转换效率、分辨率、信噪相较于直耦的方式较低。

本发明的一些实施例中，光谱仪系统还包括像增强器高压电源。光学镜头201摄取待测物体的光学信号后，该图像的入射辐射透过像增强器1光窗照射光阴极输入屏101时，由于光电发射效应而产生光电子，在光阴极输入屏101和MCP(微通道板)输入面之间的电场作用下，光电子加速并分别进入MCP的通道，经过逐级倍增形成大量次级电子，然后经MCP输出面和光纤面板输出屏103的几千伏电压加速后轰击光纤面板输出屏103，引起光纤面板输出屏103的荧光材料发光，在光纤面板输出屏103上形成图像。本发明常选用3.3V直流电压供电，工作电流12mA。在一些实施例中可以换其他规格的电源，如可以换成固定增益的电源，固定增益的电源线性度更好。

本发明的一些实施例将光学镜头201替换为25°视场光纤，相应地，光学镜头接口也替换为光纤接口，使用25°视场光纤摄取待测物体的图像。采用25°视场光纤可以满足摄取的图像在光纤中进行全反射传输。

本发明的一些实施例中，给采用的野外便携式光谱仪配备PDA(Personal DigitalAssistant，掌上电脑)，以进一步方便野外便携式光谱仪的使用。

下面具体介绍本发明的用于微弱光环境的光谱仪系统中光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203的直接耦合工艺。

本发明的直接耦合工艺包括耦合准备工艺、耦合点胶工艺、耦合加固工艺。

耦合准备工艺用于实现像增强器1的光轴与线阵图像传感器203的光轴精准重合，用于将光纤面板输出屏上的信号完整地传递到线阵图像传感器上，并确保光纤面板输出屏与线阵图像传感器的耦合角度为15°。如图2所示，耦合准备工艺具体包括如下步骤：

S201，去除线阵图像传感器的玻璃窗。

本发明的一些实施例使用的线阵图像传感器如线阵CCD或CMOS为成熟的集成式信号探测元件，在其感光面上覆盖有玻璃窗，用以保护元件。本发明为了使光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203采用直接耦合工艺精密贴合，需要先将玻璃窗去除以进行下一步操作。

S202，清洁光纤面板输出屏及线阵图像传感器的感光面。

光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203表面沾附灰尘或污渍会影响光信号传输效果，导致成像质量下降，同时，也会使得后续的耦合步骤中光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203耦合牢固度下降，因此需要先将光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203的接触面都清洁干净。本发明的一些实施例中常采用气锤去除接触面上的灰尘。

S203，将线阵图像传感器水平固定在精密对准耦合系统的固定平台上，将像增强器竖直夹持于精密对准耦合系统的悬臂上，使得光纤面板输出屏向下，且可以随着悬臂靠近和远离线阵图像传感器的感光面。

精密对准耦合系统常用来进行器件的耦合与封装，本发明可以利用该设备在微米级上实现光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203的光轴精准重合。精密对准耦合系统由精密机械部件组成，其上有水平的固定平台可以用于器件的固定，固定平台上方还设置有悬臂可以用于调整另一耦合器件的位置，以确保与固定平台上已固定的器件精准耦合。本发明的一些实施例中，将线阵图像传感器203的感光面朝上固定在精密对准耦合系统的固定平台上，将像增强器1竖直夹持于悬臂上，且光纤面板输出屏103向下，使通过悬臂的带动，光纤面板输出屏103可以在Z方向上上下移动，以完成接下来的器件耦合。

S204，在水平面内X、Y方向上调整悬臂，使得像增强器的光轴与线阵图像传感器的光轴重合。

当光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203的感光面不完全重合或平行时，会降低光线的传输效率，导致图像检测准确度下降。鉴于精密对准耦合系统的微米级移动，可以先在水平面内的X、Y方向上手动或自动调整悬臂的位置，以使光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203的光轴精准重合。

S205，旋转悬臂，使得光纤面板输出屏与线阵图像传感器的耦合角度为15°。

该步骤确保了光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203耦合角度为15°，有效抑制莫尔条纹的生成，降低了莫尔条纹的影响。更具体地，使得光纤面板输出屏103上光学纤维阵列的正六边形某一边与线阵图像传感器203的感光面上光敏元阵列的矩形某一边夹角为15°。

光纤面板是由数千万根一定长度、一定直径的光学纤维，按照正六边形阵列在一定的温度和压力下熔合在一起形成的，因此光纤面板的排列是以60°为周期的六边形。在本发明的一个实施例中，观察显微镜下的光纤面板，显微镜屏幕有一条45°线，将45°线和光纤排列线重合后，沿显微屏幕的底边在光纤面板上划一条线，以这条线为基准方向，将线阵图像传感器上光敏元阵列的矩形某一条边与基准方向重合。按此操作可保证最终的耦合角度为15度。

在一些实施例中，本发明先在光纤面板输出屏上找到光学纤维排列的正六边形，以正六边形某一条边所在的方向为第一方向，从而确定与第一方向夹角为15°的第二方向。将线阵图像传感器的光敏元矩形阵列中矩形某一条边方向与第二方向重合，按照线阵图像传感器感光区的大小对光纤面板输出屏进行切割打磨。以此操作使得光纤面板输出屏与线阵图像传感器感光面尺寸一致，并确保光纤面板输出屏与线阵图像传感器的耦合角度为15°。

此时只需要调整悬臂，使得像增强器的光轴与线阵图像传感器的光轴重合。而切割后的光线面板输出屏与线阵图像传感器感光面重合时，即可保证光纤面板输出屏与线阵图像传感器的耦合角度为15°。

耦合点胶工艺，用于实现光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203的感光面间无缝隙耦合。如图3所示，耦合点胶工艺具体包括如下步骤：

S301，在线阵图像传感器的感光面均匀涂抹光学匹配液。

物体的图像在进行传输时，光线在光纤面板输出屏103上有很大的角度扩散，如果光纤面板输出屏103和线阵图像传感器203的感光面之间有间隙，则必然会导致分辨力的损失。因此，在耦合过程中光纤面板输出屏103和线阵图像传感器203的感光面间隙尽量减小到最小。与此同时，也要避免因接触过于紧密而引起应力，影响线阵图像传感器203的性能，甚至导致器件损坏。

为了使得光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203的耦合间隙控制到最小，保证图像分辨率和对比度，同时又不引起应力而影响线阵图像传感器203的性能，本发明的一些实施例中在线阵图像传感器203的感光面上使用光学匹配液。同时，在线阵图像传感器203的温度反复变化时，耦合面要始终保持水平稳定，不能引起应力。

本发明的一些实施例在使用光学匹配液时，需要使其均匀地平铺在线阵图像传感器203的感光面上，且需要注意光学匹配液的使用量，使用量过多会导致光学匹配液溢出，过少会导致贴合不紧密。

本发明的另一些实施例，使用光学胶代替光学匹配液，同样可以保证光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203的耦合间隙控制到最小。

S302，在Z方向上调整悬臂，使得像增强器缓慢下落，直至光纤面板输出屏与线阵图像传感器的感光面接触。

在前步骤中X、Y方向上调整悬臂使光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203的光轴精准重合后，会将悬臂锁死。为了方便均匀涂抹光学匹配液，在Z方向上，会使得光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203保持适当的距离。

当完成光学匹配液的均匀涂抹后，就可以在Z方向上调整悬臂，使得像增强器1缓慢下落，从而使光纤面板输出屏103靠近线阵图像传感器203的感光面，直至二者接触。在悬臂缓慢下落的过程中，同时不断调整像增强器1的光轴和线阵图像传感器203的中心对准，以使像增强器1的光轴和线阵图像传感器203的光轴重合。

S303，松开悬臂，在像增强器自身重力作用下光纤面板输出屏与线阵图像传感器的感光面紧密压合。

当像增强器1的光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203的感光面接触后，为了避免在悬臂作用下因接触过于紧密而引起应力，此时缓慢松开悬臂，使像增强器1在自身重力作用下，光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203的感光面紧密压合。

耦合加固工艺，用于保证光纤面板输出屏103与线阵图像传感器203的感光面间的连接强度。如图4所示，耦合加固工艺具体包括如下步骤：

S401，将紧密压合的像增强器与线阵图像传感器置于干燥室内干燥，干燥持续第一时间。

为了提高器件耦合后的紧密性，紧密压合后的器件会置于干燥室内干燥。本发明的一些实施例将紧密压合后的器件置于干燥室内干燥时间为12小时，可以使得光学匹配液或光学胶完全固化，提高耦合强度与紧密性。

S402，取出紧密压合的像增强器与线阵图像传感器并静置，静置持续第二时间。

本发明的一些实施例将紧密压合的器件从干燥室内取出后，会静置48小时，确认器件耦合状况良好后再交付使用。

以上即为本发明的像增强器与光谱仪耦合的方法及光谱仪系统的结构。本发明可以大幅度提高传统光谱仪的灵敏度，且成本低、易于实现、性能稳定。下面以一个具体的实施例来详细介绍本发明的内容。

本发明的一个具体实施例的用于微弱光环境的光谱仪系统示意图如图5所示。

该光谱仪系统以野外便携式光谱仪与成像面直径为25.8mm的像增强器直接耦合而成。其中：野外便携式光谱仪包括：光学镜头201；像增强器1；线阵图像传感器203，本实施例使用的线阵图像传感器203为线阵CCD器件；像增强器高压电源及控制电路501；控制面板502；电池503；光谱仪开关504；像增强器开关505；蓝牙无线传输按钮506；像增强器1与线阵CCD 203采用直接耦合工艺精密贴合，上述元部件均安装于野外便携式光谱仪机身507上。

本实施例将耦合之后得到的ICCD组件安装到光谱仪后，光谱仪的外形尺寸比原来增加了20.6mm，在光谱仪前面板之后加接20.6mm厚的接圈，即可完成ICCD/ICMOS微弱光光谱仪整机组装。

本实施例的光学镜头201拍摄到物体的光学信号后传输到像增强器1，像增强器1将图像信号放大处理后传输到线阵CCD，线阵CCD接收并处理得到的图像信号后，利用连接线或蓝牙传输到外部的大型图像分析处理设备中处理数据。

本实施例的像增强器1与线阵CCD采用前述的直接耦合工艺精密贴合。具体步骤如下：

准备：提前准备光学匹配液，将线阵CCD器件的玻璃窗去除；

切割：将像增强器的光纤面板输出屏按照第二方向切割成与线阵CCD器件感光面尺寸一致；

安置：将线阵CCD器件感光面朝上水平固定在精密对准耦合系统的固定平台上，将像增强器光纤面板输出屏朝下夹持在精密对准耦合系统的悬臂上；

清洁：使用气锤清洁光纤面板输出屏与线阵CCD器件感光面待耦合表面；

对准：在X、Y方向上调整精密对准耦合系统的悬臂，使得光纤面板输出屏处于线阵CCD器件感光面正上方，旋转悬臂，使得光纤面板输出屏与线阵CCD器件的光轴重合；

点胶：将提前预备的光学匹配液均匀涂抹到线阵CCD器件感光面上，形成一层较薄的胶层；

下落：控制精密对准耦合系统的悬臂缓慢下落，同时在水平面内不断调整光纤面板输出屏的位置，使得光纤面板输出屏正对线阵CCD器件感光面中心，像增强器与线阵CCD器件的光轴重合，光纤面板输出屏上光学纤维正六边形阵列的正六边形某一边与线阵CCD器件上光敏元矩形阵列的矩形某一边角度为15°；

压紧：光纤面板输出屏下落至与线阵CCD器件刚接触时，缓慢松开悬臂，使在像增强器自身重力作用下，光纤面板输出屏与线阵CCD器件的感光面紧密压合。

固化：将耦合后的光纤面板输出屏与线阵CCD器件放置到干燥室内干燥12小时；

静置：取出干燥好的器件，静置18小时，确认器件耦合状况良好，没有裂纹、松动、破损问题，即可交付使用。

下面给出上述实施例的使用实例。

本实例选择的试验地点为位于海拔3200多米的青海格尔木大柴旦地区(37.74°N，95.34°E)，地处柴达木盆地边缘，地质构造形成了自然荒漠，远离城市灯光污染，可确保场地目标只反射月光，无其他杂散光；其一年中大多数时间夜晚天空晴朗无云，水汽含量、气溶胶含量、风速低，大气确定性高，满足ICCD微光光谱仪验证分析工作的相关要求。试验选取在9月21日-9月25日时间段内进行，该时间段处于农历八月十五前后，满足满月～1/2月的照度条件，且天气晴朗无云，大气状况良好，无其他杂散光源的干扰。

图6是测得的不同月相角下的地面光谱曲线。该次试验时，9月21日的月相角为5.7°；9月22日的月相角为10.2°；9月23日的月相角为20.6°；9月24日的月相角为32.5°；9月25日的月相角为43.6°。

由图6可看出，试验测得的多组光谱曲线整体趋势一致，说明本发明的用于微弱光环境的光谱仪系统具有良好的可重复性和稳定性。并且测得地表反射的能量与月光的强弱变化保持一致，说明本发明的用于微弱光环境的光谱仪系统具有实用性和可靠性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种像增强器与光谱仪耦合的方法，其特征在于：

所述像增强器包括光纤面板输出屏，所述光谱仪包括线阵图像传感器，

所述光纤面板输出屏由多根光学纤维构成，所述多根光学纤维按正六边形排列，所述正六边形其中一边所在的方向为第一方向，

所述线阵图像传感器由多个光敏元构成，所述多个光敏元在所述线阵图像传感器的感光面上按矩形排列，所述矩形其中一边所在的方向为第二方向；

所述光纤面板输出屏与所述线阵图像传感器采用直接耦合工艺进行耦合，

所述耦合满足，所述光纤面板输出屏与所述线阵图像传感器耦合角度为15°，其中，

所述耦合角度为15°包括，所述第一方向与第二方向的夹角为15°。

2.根据权利要求1所述的像增强器与光谱仪耦合的方法，其特征在于，所述直接耦合工艺包括：

耦合准备工艺，用于实现所述像增强器的光轴与所述线阵图像传感器的光轴精准重合，确保所述光纤面板输出屏与所述线阵图像传感器的耦合角度为15°；

耦合点胶工艺，用于实现所述光纤面板输出屏与所述线阵图像传感器的感光面间无缝隙耦合；

耦合加固工艺，用于保证所述光纤面板输出屏与所述线阵图像传感器的感光面间的连接强度。

3.根据权利要求2所述的像增强器与光谱仪耦合的方法，其特征在于，所述耦合准备工艺包括：

去除所述线阵图像传感器的玻璃窗；

清洁所述光纤面板输出屏及所述线阵图像传感器的感光面；

将所述线阵图像传感器水平固定在精密对准耦合系统的固定平台上，将所述像增强器竖直夹持于精密对准耦合系统的悬臂上，使得所述光纤面板输出屏向下，且可以随着所述精密对准耦合系统的悬臂靠近和远离所述线阵图像传感器的感光面；

在水平面内X、Y方向上调整所述精密对准耦合系统的悬臂，使得所述像增强器的光轴与所述线阵图像传感器的光轴重合；

旋转所述悬臂，使得所述第一方向与第二方向夹角为15°。

4.根据权利要求2所述的像增强器与光谱仪耦合的方法，其特征在于，所述耦合点胶工艺包括：

在所述线阵图像传感器的感光面均匀涂抹光学匹配液；

在Z方向上调整精密对准耦合系统的悬臂，使得所述像增强器缓慢下落，直至所述光纤面板输出屏与所述线阵图像传感器的感光面接触；

松开悬臂，在所述像增强器自身重力作用下所述光纤面板输出屏与所述线阵图像传感器的感光面紧密压合。

5.根据权利要求2所述的像增强器与光谱仪耦合的方法，其特征在于，所述耦合加固工艺包括：

将紧密压合的所述像增强器与所述线阵图像传感器置于干燥室内干燥，所述干燥持续第一时间；

取出紧密压合的所述像增强器与所述线阵图像传感器并静置，所述静置持续第二时间。

6.一种光谱仪系统，其特征在于，包括：

像增强器，用于将摄取的光学信号转变为增强信号；

光谱仪，用于接收所述增强信号并进行分析处理；其中，

所述像增强器包括光纤面板输出屏，

所述光谱仪包括线阵图像传感器，

所述光纤面板输出屏与所述线阵图像传感器按照权利要求1-5任一项所述的方法进行耦合。

7.根据权利要求6所述的光谱仪系统，其特征在于，所述光纤面板输出屏的尺寸大于或等于所述线阵图像传感器的感光面尺寸。

8.根据权利要求6所述的光谱仪系统，其特征在于：

所述像增强器包括光阴极输入屏，所述光谱仪包括光学镜头及光学镜头接口，

所述光学镜头用于摄取光学信号，所述光学镜头接口用于将所述光学信号传输到所述光阴极输入屏。

9.根据权利要求8所述的光谱仪系统，其特征在于：

所述光谱仪包括25°视场光纤及光纤接口，

所述25°视场光纤用于摄取光学信号，所述光纤接口用于将所述光学信号传输到所述光阴极输入屏。

10.根据权利要求8或9所述的光谱仪系统，其特征在于，在所述光阴极输入屏前设置可见光滤光片，以滤除投射到所述光阴极输入屏的可见光。

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